基于已建工业项目的用水合理性分析

基于已建工业项目的用水合理性分析

赵洪光

内蒙古自治区水利水电勘测设计院有限公司  内蒙古  呼和浩特010020

［摘要］ 以内蒙古自治区西部地区某已建工业项目为例，分析项目的生产工艺、用水系统及组成等，提出用水合理性分析原则和方法，进行用水指标计算和用水水平分析评价。结果表明，项目用水指标处于先进水平，可为同类建设项目的用水合理性分析提供参考，为水资源合理配置和提高用水效率提供依据。

［关键词］ 已建项目;工业项目;用水合理性

1、项目概述

内蒙古自治区西部地区某离子钾碱项目以固体氯化钾原盐为原料，采用零极距离子膜法电解工艺，对电解产生的氢气、氯气等中间产物进行处理后得到盐酸，碱液通过蒸发、固碱工段生产钾碱。零极距离子膜电解槽生产工艺具有自动化程度高，生产成本低，无环境污染等特征。

该项目分四期建设并投产运行，自2009年7月开始建设，对离子膜氢氧化钾项目进行扩建及节能技改，共建成年产15.2万吨的离子膜钾碱项目，附属产品为年产9.55万t液氯、年产3万t高纯度盐酸。项目生产装置由化盐及盐水一次精制工序、电解工序（含二次盐水精制和淡盐水脱氯单元）组成。

2、用排水系统

按照各用水系统对水量、水质的不同要求，设置了生活用水系统、生产用水系统、消防水系统，生产用水系统主要满足生产工艺用水、脱盐水站及循环水冷却系统补水等；生活用水系统主要提供职工生活、洗浴、洗衣、食堂用水等。

根据污水性质，本着清污分流的原则，设置了生产污水排水系统、生活污水排水系统及雨水排水系统。生产废水系统主要收集循环冷却水系统排水、地面清理及设备管道冲洗废水等；生活污水排水系统主要接纳全厂的职工生活污水，生产、生活污水经厂区污水站处理达标后部分回用于本项目，不外排。

3、用水量及水量平衡

现状运行数据由建设单位提供，有水表的以水表为准，没有水表的，建设单位主要依据各供水环节供水泵型号及启动运转时间进行推算各用水环节用水量，并根据各用水环节小时用水量及运行小时数进行复核。

根据统计资料，该项目现状年生产离子膜钾碱8.59万t，液氯4.4万t，盐酸1.25万t。现状年该项目用新鲜水量为19.37万m3，其中生活1.53万m3/a，生产17.83万m3/a；蒸汽用量为15.78万m3（蒸汽由供汽企业供给，冷凝水回用于本项目）。结合项目现状年逐月的产品产量、用水、退水量统计资料，综合确定项目现状年热季用水量为1138.81m3/d（其中蒸汽为473 m3/d）、冷季用水量为982.97 m3/d（其中蒸汽为484m3/d）。

4用水参数合理性分析及用水量核定

对于已建项目，根据现状实际用水情况，按照《室外给水设计标准》（GB50013-2018）、《工业循环水冷却设计规范》（GB/T50102-2014）、《石油化工污水处理设计规范》（GB50747-2012）、《化工厂蒸汽凝结水系统设计规范》（GB/T50812-2013）、《工业用水软化除盐设计规范》（GB/T50109-2014）、《工业循环冷却水设计规范》（GB50102-2014）、《内蒙古自治区行业用水定额》（DB15/T385—2020）等规定的相关用水指标进行核定，核定原则为：

①对于现状实际提出的各用水单元或工序用水指标符合或低于定额标准的，核定后用水指标维持现状年指标；②对于现状实际提出各用水单元或工序用水指标高于定额标准的，核定后用水指标采用定额范围的高值；③对于现状工况各用水项目污水产生量比例不符合定额标准的，污水产生量按照标准核定。

4.1循环冷却系统用水

（1）循环水量

根据工艺需要，电解、处理、盐酸、片碱工段现状需要散热量为62025kj/h。根据《工业循环水冷却设计规范》（GB/T50102-2014）计算，循环水量为1846m3/h（44300m3/d）。因此，现状循环水量为44300m3/d是合理的。

（2）蒸发损失水量

项目所在区域热季平均气温为20.5℃，冷季平均气温为0.4℃，冷却塔设计进出水温差为8℃。根据《工业循环水冷却设计规范》（GB50102-2014）中表3.1.20的规定确定蒸发损失系数（内插）。分析计算循环水系统现状蒸发损失水量热季为500.64m3/d，冷季为358.86m3/d是合理的。

（3）风吹损失水量

该项目循环水系统采用机械通风冷却塔，冷却塔安装除水器。根据《工业循环冷却水设计规范》（GB50102-2014），风吹损失水率应按冷却塔的塔型和是否安装除水器等综合确定。本项目循环水系统风吹损失水率为0.1%，因此，现状风吹损失水量热季、冷季均为44.3m3/d是合理。

（4）浓缩倍率

根据循环冷却系统的现状蒸发、风吹损失及排污量计算，循环冷却系统浓缩倍率热季为4.68、冷季4.46。符合《工业循环冷却水处理设计规范》（GB50050-2017）中间冷开式系统的浓缩倍数不宜小于5.0，且不应小于3.0的要求。

5.2脱盐水站

脱盐水站采取反渗透工艺制备脱盐水，满足电解工艺用水需求。根据工艺需求，制备脱盐水用新水量397.41m3/d，制除盐水309.98m3/d，制水率为78%。符合《工业用水软化除盐设计规范》（GB/T50109-2014）中第一级反渗透装置的水回收率宜为60%—80%的要求。

5.3生产工艺用水

根据项目各工艺装置物料平衡及用水量平衡分析计算，现状化盐工序需补水量227.11m3/d，根据一次盐水设计浓度及需求量分析，补充227.11m3/d的水量可制得合格的浓度为300-310g/l一次精盐水；二次盐水及电解工序以补充脱盐水为主，现状所需的脱盐水量为280.12m3/d，即可满足氢气的需求。蒸发固碱工序不消耗水量，以蒸汽伴热为主，将48%的原料碱经预热器到降膜蒸发器，浓度被提升到90%，即制成片碱。分析认为现状蒸汽消耗量为444m3/d是合理的。

5.4蒸汽

根据项目生产工艺用热需求及供热平衡分析，供汽单位的不同压力的蒸汽通过管道输送至项目区，用于满足各工艺装置的伴热需求。根据现状用热需求，项目热季蒸汽需求量为473m3/d，冷季为484m3/d，蒸汽冷凝水回收量热季为449.35m3/d、冷季为459.8m3/d，冷凝水全部作为项目循环冷却系统的补充水。因此，项目蒸汽的使用及冷凝水的回用是合理的。

5.5绿化

项目区绿化用水量为13m3/d，绿化面积8400m2，则单位绿化用水指标为1.55L/m2·d，高于《内蒙古自治区行业用水定额》（DB15T385-2020）中区域绿地用水先进值1.10L/m2·d的要求，应按标准要求进行核减。

6、用水指标分析计算

主要用水指标为单位产品新水量、水重复利用率、冷却水循环率、新水利用系数及生活用水指标，将现状各用水指标与同类行业等相关规范、文件进行对比分析，说明其符合性。

7、节水潜力分析

在现状年实际用水情况的基础上，结合参数的合理性识别结果，针对本项目现状存在的用水问题，在保证项目合理用水的情况下，对不合理用水环节提出相应节水潜力。根据本项目的主要用水参数合理性识别及用水指标合理性分析结果，分析认为该项目现状工艺用水基本合理，无节水潜力。

8、结论

在现状实际用水基础上，根据项目设计生产规模，提出项目达产期的合理取用水量。

对已建项目来说，用水合理性分析的重点和难点在于分析已建项目现状实际的产品产量、用水量、排水量及水量平衡过程。本文以内蒙古西部地区某已建工业项目为例，根据项目实际运行的生产工艺和用水过程，从用水参数合理性分析及用水指标计算，较全面和客观地给出了已建项目的用水水平评价结果，对已建同类项目的用水合理性分析、用水考核及水资源管理具有一定的参考价值。